第三章 1 波的形成-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册学习手册（人教版）

参考答案与解析。 75.25,所以7-401.88s。(1)单摆做简谐运动的条 6.受迫振动共振 件是摆角小于5°。(2)把在一条直线上的点连在一起， 知识梳理 误差较大的点平均分布在直线的两侧，则直线斜率k= 知识点1 :4226042,而由7=2m1V 1.固有 固有频率2.(1)振幅停下来 △1-1.025-0.6 得T=4如.， g 8 (3)阻尼 冬-4m兰，g=三4π2 ≈9.4m/s2 知识点2 k4.2 1.周期性2.周期性3.驱动力4.驱动力f ↑Ts2 知识点3 4.0 1.固有频率2.振幅4.(1)固有频率(2)越 大远离 3.0 要点突破 2966 例1A【解析】把手转动时，转轴对弹簧振子施 0.7 0.80.9 1.0/m 加了周期性的驱动力，弹簧振子做受迫振动，其振动频 例题答图 率等于驱动力的频率，也等于把手转动的频率。 变式训练14(L-L 变式训练1AD 相同 Ti-Ti 例21.55m【解析】根据题图和共振条件知驱动 变式训练2(1)C(2)BCEF(3)1.84(4)最 力的频率为0.4Hz,即为单摆的固有频率，再由单摆周 低点67.4 (5)AC(6)34π 期公式可求得结果。由题图可以看出，当驱动力的频率 情境拓展 为0.4Hz时，单摆的振幅最大，此时单摆发生共振。由 (1)T (2)kg·m20.17(3)不变【解析】 产生共振的条件可知，单摆的固有频率为0.4Hz,由T （）由=2mV+m产整理得T-4女，4忙e,因此横 mgr mg =可得14舒1.55m 坐标为户，纵坐标为。(2)根据=4亡+4忙1可 变式训练2AC g mg 情境拓展 知，4女1。与4亡的单位是相同的，因此。的单位为 (1)0.062m mg (2)5人【解析】(1)当汽车的振 g kgm:图像的斜率=4r,由题图可知k=195-125 0.19 动频率等于人体固有颜率时有F2元√气，F2业，则 3.68:解得g10.7ms:由题图可知4n1=1,25,则1≈ l= g。=98m≈0.062m。(2)当汽车的振动频率与 mg 4m乎=16m 0.17。(3)根据上式可知，质量的测量值偏大，不影响 人体固有频率相等时，人感觉到最难受，设此时乘坐的 重力加速度的测量值，即为不变 人数为n,则Mg+mg=kl,代入数据解得n=5人。 变式训练D 第三章 机械波 知识点2 m1.波的形成 1.(1)相互垂直(2)波峰波谷2.(1)在同 知识梳理 一直线上(2)密部疏部 知识点1 知识点3 1.质点2.相互作用3.带动带动振动迟一 1.(1)传播(2)相互作用相邻质点2.介质 些 3.(1)迁移运动形式(2)能量(3)信息 27 高中物理选择性必修第一册（人教版） 要点突破 变式训练3ABC 例1 (1)1=号时，质点6正在向上运动，质点 情境拓展 CD【解析】横波就是使建筑物水平晃动，纵波就 10、14未运动。 (2)1=3江时的波形如答图乙所示， 4 是使建筑物上下晃动，由于横波与纵波的传播速度不 质点6正在向下运动，质点10正在向上运动，质点14· 一， 会产生巨大的破坏力。为了避免在地震时建筑物损 未运动。【解折】（山）各质点在=子时的情况如答图 坏，可在建造时采取适当的措施，来减小水平与上下晃 动，因此在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块或在 甲所示，由答图甲可知，t=工时，质点6正在向上运 支柱和岩石间安置可在水平方向滑动的护垫，来减缓水 2 平与上下晃动，从而起到降低损失的作用，故C、D正 动，质点10、14未运动。(2)=3T时的波形如答图 确，A、B错误。 乙所示，质点6正在向下运动，质点10正在向上运动， m 2.波的描述 质点14未运动 知识梳理 3 451 知识点1 6 891011121314151617181920 1.平衡位置位移2.y轴3.位移4.平滑波 的图像 知识点2 8914 1.(1)正弦曲线(2)简谐运动相同2.(1) 0 37 314151617181920 正弦曲线 (2)某一时刻(3)各个时刻 4 知识点3 1.(1)相同相邻(2)①波峰波谷②密部 乙 疏部2.(1)振动周期（或频率）(3)波源 例1题答图 (4)一个波长入3.(1)介质(2)介质不同 变式训练1ABC 要点突破 例2AC【解析】震源的正上方，地震波的纵波会 例1ACD【解析】据波的图像知， 引起地面物体上下跳动，横被会引起地面上物体水平晃 在图中所示时刻质点b的位移y%=0,a 动，A正确；地震波的横波在介质中传播时，介质中的 质点处于波峰，且y=2cm,故振幅A= 质点会沿垂直于波的传播方向运动，从而导致房屋倒 2cm,故A、C正确；波沿x轴正方向 传播，其波形图也就沿x轴正方向匀速 塌，B错误；横波与纵波到达乙地的时间差为=163s- 例1题答图 4 平移，则经过一小段时间(A<子刀时，其波形如图 163s≈13.6s,C正确；由共振的知识，建筑物的固有 6 中虚线所示，故在图示时刻b质点沿+y方向运动，而d 周期与地震波的振动周期越接近，建筑物的振幅越大， 质点沿-y方向运动，B错误，D正确。 受到的损伤就越大，D错误。故AC正确 变式训练1(1)50cm(2)向上(3)100cm0 变式训练2AD 例2ACD【解析】由题图甲可知波长为2m,由 例3D【解析】波传播时，离波源远的质点的振 题图乙可知周期为4s,则波速为=A=2 m/s=0.5m/s, 动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着近的质点振： 动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理可知： 故A正确；由题图乙可知，仁0时刻，=2.5m处的质点 A向下运动，由此可知选项B、C错误；介质中的质点向y轴正方向运动，根据波形平移法可知，该波的传播 不随波迁移，由于此时B和C都向上运动，所以B比C 方向为x轴负方向，故B错误；由于=5s=子7，可知 先到达最大位移处，并先回到平衡位置，选项A错误， 当t=5s时，平衡位置在x=2m处的质点恰好经平衡位 故D正确。 置向y轴正方向运动，故C正确：从t=2s到t仁4s的时 28第三章机械波。 第三章机械波 知识网络 定义：振动的传播称为波动，简称波 形成原因 波的形成 波的传播方向与质点的振动方向的判断 分类：横波、纵波 波的形成 振动图像和波的图像的比较 定义：机械振动在介质中的传播 机械波 形成条件：波源+介质 物理意义：波的图像描述各个质点在某一时刻的位移 波的图像 简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫正弦波 波的描述 波长：在波的传播方向上，相位总是相同的两个相邻质点间的距离 周期或频率：等于波源的振动周期或频率 波长、频率和波速 波速：波在介质中传播的速度叫波速 波的多解性 机械波 波的反射：波在传播过程中遇到障碍物会返回来继续传播 波的反射、 折射和衍射 波的折射：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生偏折 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播 波的独立传播特性 波的叠加原理 波的干涉 条件：频率相同、相位差恒定、振动方向相同 波的描述 振动加强：两波源步调一致时，若波程差是整数个波长 振动减弱：两波源步调一致时，若波程差是半波长的奇数倍 现象 多普勒效应 应用 学(45 N 高中物理选择性必修第一册（人教版） 1.波的形成 知识梳理 川知识点3机械波 川知识点1波的形成（以绳波为例） 1.介质。 (1)定义：波借以 的物质。 1.将一条绳划分成许多小段，这一个个小段 (2)特点：组成介质的质点之间有 可看作一个个相连的 个质点的振动会引起 的 2.各小段间存在着 振动。 3.波形成过程：当手握绳端上下振动时，绳2.机械波：振动在 中的传播，形成 端 相邻质点，使它也上下振动。 了机械波。 这个质点又 更远一些的质点… 3.机械波的特点。 绳子上的质点都很快 起来，只是 (1)介质中有机械波传播时，介质本身并不 后面的质点总比前面的质点 开始 随波 机械波传播的只是振动 振动。 这种 Ⅱ知识点2横波和纵波 (2)波在传播“振动”这种运动形式的同 时，也将波源的能量传递出去。波是传 1.横波。 递 的一种方式。 (1)横波是质点的振动方向与波的传播方向 (3)波不但可以传递能量，而且可以传递 的波。 (2)在横波中，凸起的最高处叫作 4.常见的机械波。 凹下的最低处叫作 (1)绳波 横波 (3)横波只能在固体介质中传播。如绳波。 (2)推拉弹簧形成的波—纵波 2.纵波。 : (3) 空气中产生的声波——纵波 (1)纵波是质点的振动方向与波的传播方向 (4)地震波—既有横波，也有纵波 的波。 (5)水波 既不是横波，也不是纵波 (2)在纵波中，质点分布最密的位置叫作 质点分布最疏的位置叫作 要点突破 川要点1机械波的形成及特点 (3)纵波不仅能在空气中传播，也能在液 体、固体中传播。如发声体振动时产生：1.形成条件：同时存在波源和介质。 的声波。 2.形成原因：介质质点间存在相互作用。 46)学 第三章机械波。 3.波的特点。 例1如图所示是某绳波形成过程的示意 (1)起振方向：各质点开始振动时的起振方 图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐 向相同，都与波源的起振方向相同。 运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振 (2)周期与频率：各质点均作受迫振动，其振 动，把振动从绳的左端传到右端。已知t=0 动频率（周期）与驱动力的频率（周期） 时，质点1开始向上运动，=时，质点1 相同，即与波源的振动频率（周期）相同。 (3)步调：离波源越远的质点振动越落后 到达最上方，质点5开始向上运动。求： (波传播到质点所在处的时间越长)。 10123456789101121314151617181920 (4)振幅：在同一时刻，各介质质点的振动 状态（振动位移及振动方向）不尽相 567891011121314151617181920 同，但振幅是相同的。 例1题图 (5)实质：各介质质点只是在各自的平衡位 (1)=T时，质点6、10、14的运动状态 置附近振动，并不随波迁移。 (是否运动、运动方向)如何？ (6)波在传播振动的同时，也传递了能量和 (2)画出t=3时的波形，并说明质点6、 信息。 4 4.简易图。 10、14的运动状态。 质点间的 波源 相互作用 前一质点带动后一质点 介质 以振动的形式向外传播 机械波 温馨提醒 (1) 波传到哪里，哪里的质点就开始按 思路点拨 波源的振动方式振动。 波动过程中，各质点都在做受迫振 (2)尽管各质点的振动方式相同，但它 动，各质点振动的周期（频率）都与波 们的振动步调并不相同。 源的周期（频率）相同，其运动特点： (3)波的实质，即波传播的只是波源的 (1)先振动的质点带动后振动的质点 振动方式，各介质质点并不随波定 “带动”。 向迁移。 (2)后振动的质点重复前面质点的振 (4)当波源停止振动后，机械波并不立即 动一“重复”。 消失，因为已经振动起来的质点，会将 (3)后振动的质点的振动状态滞后于先 它们的振动方式和能量继续传播出去。 振动的质点的振动状态一“滞后”。 学 47 高中物理选择性必修第一册（人教版） 例2 (多选)地壳深处的岩层活动产生强 变式训练1 烈震动可引发地震。地震波的纵波传播速度 (多选)下列关于机械波的说法，正确 较快，约为6kms;横波传播速度较慢，约 的是( 为4km/s。甲地发生6.0级地震，震源深度 A.各质点都在各自的平衡位置附近振动 10km。地震发生后距震源163km的乙地 B.相邻质点间必有相互作用 震感强烈。则以下说法正确的是() C.前一质点的振动带动相邻的后一质点的振 A.震源的正上方，地震波的纵波会引起地 动，后一质点的振动必定落后于前一质点 面物体上下跳动，横波会引起地面上物 D.各质点随波的传播而迁移 体水平晃动 B.地震波的横波在介质中传播时，介质中 川要点2横波和纵波的区别 的质点会沿波的传播方向运动，从而导 1.绳波和声波分别是典型的横波和纵波，水 致房屋倒塌 波是比较复杂的机械波，可以近似看作 C.乙地的防震减灾机构有约13.6s的时间 横波。 提前预警更具破坏性的横波何时到达 2.在纵波中各质点的振动方向与波的传播方 D.建筑物的固有周期与地震波的振动周期 向在同一直线上，而不是方向相同。 越接近，建筑物受到的损伤就越小 3.纵波可以在固体、液体和气体中传播，而 思路点拔 横波不能在气体中传播，严格地说，横波 振动方向与传播方向在同一条直线 只能在固体中传播，水波只是近似为横波。 上的波叫作纵波，振动方向与传播方向 4.横波和纵波的比较图。 相互垂直的波叫作横波。 名称 横波 纵波 项目 变式训练2 在波动中，质点 在波动中， 质点的 的振动方向和波 (多选)关于横波、纵波的说法正确的 概念 振动方向和波的传 的传播方向在一 播方向相互垂直 是( 条直线上 A.同一波源在同一介质中形成的机械波中 只能在固体介质中 在固体、液体和气 介质 可同时具有横波和纵波 传播 体介质中均能传播 B.由于横波、纵波的振动方向与波的传播 在波动中交替、间 在波动中交替、间 特征 方向的关系不同，因此横波、纵波不可 隔出现波峰和波谷 隔出现密部和疏部 能沿同一方向传播 波峰 纵波 C.横波、纵波在同一介质中的传播速度一 实物 密部 密部 波形 波谷 7ANY 定相等 绳上形成横波 疏部 D.只要存在介质，不管是固体、液体或气 48 N 第三章机械波。 体，均可传播纵波 变式训练3 川要点3振动与波的关系 (多选)下列有关机械振动和机械波的 振动与波动的区别与联系 说法正确的是( 项目 振动 波动 A.某物体做机械振动，它周围的介质中就 运动 一定产生机械波 现象 单个物体的运动 介质中大量质点的振动 B.波源停止振动后，已形成的机械波仍能 运动 由于回复力的作用 成因 由于相邻质点的带动 在介质中继续传播 C.机械波传播的只是机械振动的形式和能 (1)振动是波的起因，波是振动的传播 量，参与波动的质点并不随波迁移 联系 (2)有波动一定有振动，有振动不一定有 波动 D.振动是变速的，波动是匀速的 (3)波动的周期等于质点振动的周期 情境拓展 例3 一列横波沿绳 子向右传播，某时刻 (多选)一般高 绳子形成如图所示的 例3题图 层建筑物在底层与岩 形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F 石之间建有支柱，如 六个质点，下列说法正确的是() 图所示。地震时产生 [底层 A.质点B向右运动 的纵波和横波是造成 B.质点D和质点F的速度方向相同 建筑物损坏的主要原 岩石 C.质点A和质点C的速度方向相同 因，为了避免在地震 D.从此时算起，质点B比质点C先回到平 时建筑物损坏，可在建造时采取适当的措 衡位置 施，下列做法中比较合理的是() 思路点拨 A.减小支柱的长度 B.增加建筑物的高度 “带动法”判断质点的振动方向 C.在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡 在质点P靠近波源一侧附近的波形 胶块 上另找一点P，P为先振动的质点，若 D.在支柱和岩石间安置可在水平方向滑动 P在P上方，则P向上运动，若P在P 的护垫 下方，则P向下运动，如图所示。 思路点拨 考查地震时会同时产生横波与纵波 由于速度不一，则会先后出现上下与水 P向上运动 P向下运动 平晃动，这是解题的关键。 学 49